DE112006002450T5 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Yoshitaka Hioki Kinoshita
Hidenori Hioki Kamei
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Abstract

Halbleiter-Lichtemitterbauelement, bei welchem vorgesehen sind:
ein Substrat, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V besteht;
eine Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Substrat vorgesehen ist, wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps mehrere Nitrid-Halbleiterschichten der Gruppe III-V eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist;
eine aktive Schicht, die auf der ersten Halbleiterschichtanordnung vorgesehen ist; und eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht vorgesehen ist, wobei die Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps aus einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III-V eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht;
wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps eine Zwischenschicht enthält, die aus Ga1–xInxN (0 < x < 1) besteht.Semiconductor light emitting device in which are provided:
a substrate composed of a group III-V nitride semiconductor;
a first conductivity type layer provided on the substrate, the first conductivity type layer including a plurality of Group III-V nitride semiconductor layers of a first conductivity type;
an active layer provided on the first semiconductor layer device; and a second conductivity type layer provided on the active layer, the second conductivity type layer consisting of a second conductivity type Group III-V nitride semiconductor layer;
wherein the layer of the first conductivity type contains an intermediate layer consisting of Ga 1-x In x N (0 <x <1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement, das einen Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V aufweist.The The present invention relates to a semiconductor light emitting device. Specifically, the present invention relates to a semiconductor light emitting device device, comprising a Group III-V nitride semiconductor.

Technischer HintergrundTechnical background

Seit einigen Jahren wurde ein Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V, der durch die allgemeine Formel AlxGa1–x–yInyN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, x + y ≤ 1) repräsentiert wird, in weitem Ausmaß als ein Halbleitermaterial für ein Lichtemitterbauelement eingesetzt, welches innerhalb eines Wellenlängenbereiches arbeitet, der von sichtbaren Wellenlängen bis zu ultravioletten Wellenlängen reicht, und für ein Elektronikbauelement, das mit hoher Leistung und hoher Temperatur arbeitet.For several years, a group III-V nitride semiconductor represented by the general formula Al x Ga 1-x-y In y N (0≤x≤1, 0≤y≤1, x + y≤1) has been represented is widely used as a semiconductor material for a light emitting device which operates within a wavelength range ranging from visible wavelengths to ultraviolet wavelengths and for an electronic device operating at high power and high temperature.

Wenn ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V besteht, auf einem Saphirsubstrat ausgebildet wird, wird normalerweise eine Zwischenschicht, die aus GaInN besteht, zwischen dem Substrat und einer aktiven Schicht vorgesehen, um die Ausbreitung eines Kristalldefekts auf die aktive Schicht zu unterdrücken, wobei der Kristalldefekt durch eine Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat und einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III-V hervorgerufen wird (vgl. beispielsweise Patentdokument 1).If a semiconductor light emitting device composed of a nitride semiconductor group III-V is formed on a sapphire substrate, Usually, an interlayer consisting of GaInN is interposed the substrate and an active layer provided to spread to suppress a crystal defect on the active layer, the crystal defect being due to a lattice mismatch between the substrate and a group III-V nitride semiconductor layer is caused (see, for example, Patent Document 1).

Weiterhin wurde als ein Substrat für ein Lichtemitterbauelement, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III hergestellt ist, ein leitfähiges Substrat wie beispielsweise ein GaN-Substrat als Alternative für ein Isoliersubstrat wie beispielsweise ein Saphirsubstrat eingesetzt.Farther was used as a substrate for a light emitting device, made of Group III nitride semiconductor, a conductive substrate such as a GaN substrate as an alternative for an insulating substrate such as a sapphire substrate used.

Wenn das leitfähige Substrat eingesetzt wird, kann ein Strom durch das Substrat hindurchgeleitet werden, um den Widerstandswert eines Stromweges zu verringern, wodurch ermöglicht wird, dass der Verbrauch elektrischer Energie und die Betriebsspannung verringert werden. Darüber hinaus kann die elektrostatische Spannungsfestigkeit erhöht werden.If the conductive substrate is used, a current can be passed through the substrate to the resistance value of a current path, thereby allowing that the consumption of electrical energy and the operating voltage be reduced. In addition, the electrostatic withstand voltage increase.

6 zeigt ein Beispiel für ein herkömmliches Halbleiter-Lichtemitterbauelement, welches ein GaN-Substrat einsetzt. In 6 sind auf ein GaN-Substrat 111, eine GaN-Schicht des Typs n 102, eine aktive GaInN-Schicht 106 und eine GaN-Schicht 112 des p-Typs aufeinanderfolgend aufgestapelt. 6 shows an example of a conventional semiconductor light emitting device using a GaN substrate. In 6 are on a GaN substrate 111 , a GaN layer of type n 102 , an active GaInN layer 106 and a GaN layer 112 p-type sequentially piled up.

Auf der GaN-Schicht 112 des p-Typs ist eine p-seitige Elektrode 109 vorgesehen. Teile der GaN-Schicht 112 des p-Typs, der aktiven GaInN-Schicht 106 und der GaN-Schicht 102 des n-Typs sind entfernt, um einen Teil der GaN-Schicht 102 des n-Typs freizulegen. Auf dem freigelegten Teil der GaN-Schicht 102 des n-Typs ist eine n-seitige Elektrode 110 vorgesehen (vgl. beispielsweise Patentdokument 2).On the GaN layer 112 of the p-type is a p-side electrode 109 intended. Parts of the GaN layer 112 p-type active GaInN layer 106 and the GaN layer 102 of the n-type are removed to a part of the GaN layer 102 of the n-type uncover. On the exposed part of the GaN layer 102 of the n-type is an n-side electrode 110 provided (see, for example, Patent Document 2).

Das Gitterfehlanpassungsverhältnis ist kleiner zwischen einem GaN-Substrat und einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III, die auf dem GaN-Substrat vorgesehen ist, als zwischen einem Saphirsubstrat und einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III, die auf dem Saphirsubstrat vorgesehen ist. Daher weist die Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III, die auf dem GaN-Substrat vorgesehen ist, wenige Defekte auf, die durch eine Gitterfehlanpassung hervorgerufen werden, so dass es nicht erforderlich ist, die Ausbreitung des Kristalldefekts zu unterdrücken, der durch die Gitterfehlanpassung in Bezug auf das Substrat hervorgerufen wird. Da eine Zwischenschicht, die aus GaInN besteht, aufgewachsen bei niedriger Temperatur, ebenfalls die Ursache für einen Kristalldefekt sein kann, der normalerweise während des Wachstums hervorgerufen wird, wird die Zwischenschicht, die aus GaInN besteht, und eine Gitterfehlanpassung in Bezug auf das GaN-Substrat aufweist, nicht ausgebildet.The Lattice mismatch ratio is smaller between one GaN substrate and a group III nitride semiconductor layer, which is provided on the GaN substrate, as between a sapphire substrate and a Group III nitride semiconductor layer deposited on the sapphire substrate is provided. Therefore, the nitride semiconductor layer of the group III, which is provided on the GaN substrate, few defects, which are caused by a lattice mismatch, so that it is not necessary to propagate the crystal defect which is related by the lattice mismatch is caused on the substrate. As an intermediate layer, the GaInN, grown at low temperature, also exists the cause of a crystal defect can be that normally is generated during growth, the intermediate layer, which consists of GaInN, and a lattice mismatch with respect to having the GaN substrate, not formed.

[Patentdokument 1][Patent Document 1]

  • Japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 8-70139Japanese Patent Laid-Open Publication No. 8-70139

[Patentdokument 2][Patent Document 2]

  • Japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. 2001-60719Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-60719

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Durch die Erfindung zu lösende ProblemeTo be solved by the invention issues

Wenn das GaN-Substrat eingesetzt wird, tritt jedoch ein neues Problem auf, nämlich dass Änderungen der Eigenschaften zwischen Bauelementen durch eine Winkelabweichungsverteilungsabweichung und eine Oberflächenbehandlungsabweichung hervorgerufen werden können, die speziell bei einem GaN-Substrat auftreten.If however, the GaN substrate is used, a new problem arises on, namely that changes the properties between components by an angular deviation distribution deviation and caused a surface treatment deviation which can occur especially with a GaN substrate.

Weiterhin wächst anders als in jenem Fall, in welchem Kristalle durch einen abgestuften Fluss aufwachsen, auf einem GaN-Substrat, dessen Hauptoberfläche eine Winkelabweichung von weniger als 0,3° gegenüber der Ebene (0001) aufweist, eine Anzahl an Kristallen auf, die jeweils ein Oberflächenmorphologieprofil einer sechsseitigen Pyramide aufweisen, so dass die Glätte des Substrats beträchtlich beeinträchtigt wird. Daher ist eine Kristallstruktur der Halbleiterschicht, die auf dem GaN-Substrat ausgebildet wird, welches die Winkelabweichung von weniger als 0,3° aufweist, instabil. Dies führt zu dem Problem, dass die Photolumineszenzintensität eines Halbleiter-Lichtemitterbauelements extrem verringert wird.Farther grows differently than in the case in which crystals pass through growing a graded flux on a GaN substrate whose Major surface an angular deviation of less than 0.3 ° the plane (0001), a number of crystals, each a surface morphology profile of a six-sided pyramid have, so that the smoothness of the substrate considerably is impaired. Therefore, a crystal structure of Semiconductor layer formed on the GaN substrate, which the angular deviation of less than 0.3 °, unstable. This leads to the problem that the photoluminescence intensity a semiconductor light emitting device is extremely reduced.

Wenn das Kristallwachstum einer Halbleiterschicht auf einem Substrat mittels Metallorganik-CVD (MOCVD) oder dergleichen durchgeführt wird, verringert ein Gasstrom in einer MOCVD-Einrichtung die Temperatur einer Kristallwachstumsoberfläche, wodurch die Form des Substrats zu einer konkaven Form zu der Kristallwachstumsoberfläche hin geändert werden kann. Im Falle des Saphirsubstrats tritt infolge der Tatsache, dass das Gitterfehlanpassungsverhältnis zwischen dem Substrat und der Halbleiterschicht groß ist, eine Kraft auf, welche die Form zu einer konvexen Form zur Kristallwachstumsoberfläche von dem Saphirsubstrat aus ändert. Daher wird das Saphirsubstrat in eine annähernd ebene Oberfläche zurückversetzt, so dass kein Problem in Bezug auf eine Verwerfung des Substrats auftritt, die während des Kristallwachstums geschieht. Im Falle des GaN-Substrats tritt jedoch infolge der Tatsache, dass das Gitterfehlanpassungsverhältnis zwischen dem Substrat und der Halbleiterschicht klein ist, jene Kraft nicht auf, welche sich so auswirkt, dass die Form des Substrats zu einer konvexen Form geändert wird, so dass das Substrat in eine konkave Form verwunden werden kann. Dies führt dazu, dass das Problem besteht, dass sich Eigenschaften zwischen Halbleiter-Lichtemitterbauelementen wesentlich ändern können, die auf dem Substrat ausgebildet werden.If the crystal growth of a semiconductor layer on a substrate by means of organometallic CVD (MOCVD) or the like a gas flow in an MOCVD device lowers the temperature a crystal growth surface, whereby the shape of the Substrate to a concave shape to the crystal growth surface can be changed. In the case of the sapphire substrate occurs due to the fact that the lattice mismatch ratio between the substrate and the semiconductor layer is large, a force which transforms the shape into a convex shape to the crystal growth surface changes from the sapphire substrate. Therefore, the sapphire substrate becomes set back in an approximately flat surface, so no problem regarding a rejection of the substrate occurs that happens during crystal growth. In the case of the GaN substrate, however, due to the fact that the lattice mismatch ratio between the substrate and the semiconductor layer is small, not having that force affects itself so that the shape of the substrate to a convex Shape is changed, leaving the substrate in a concave Form can be wound. This causes the problem there are characteristics between semiconductor light emitting devices can change significantly on the substrate be formed.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Halbleiter-Lichtemitterbauelementen, die stabile Eigenschaften aufweisen, bei welchen das voranstehend geschilderte, herkömmliche Problem überwunden ist, und Änderungen zwischen den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen unterdrückt werden, die auf einem Substrat ausgebildet werden, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V hergestellt ist.One Advantage of the present invention is in the provision of semiconductor light emitting devices, the stable characteristics in which the above-described, conventional Problem is overcome, and changes between the semiconductor light emitting devices are suppressed, which are formed on a substrate made of a nitride semiconductor Group III-V.

Maßnahmen zur Lösung der ProblemeMeasures to solve the problems

Um den voranstehend geschilderten Vorteil zu erreichen, ist ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass es eine Zwischenschicht aufweist, welche In enthält.Around To achieve the above-described advantage is a semiconductor light emitting device designed according to the present invention that it has an intermediate layer containing In.

Im Einzelnen weist ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung auf: ein Substrat, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V hergestellt ist; eine auf dem Substrat vorgesehene Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps mehrere Nitrid-Halbleiterschichten der Gruppe III-V des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; und eine aktive Schicht, die auf der Anordnung der ersten Halbleiterschicht vorgesehen ist; und eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht vorgesehen ist, wobei die Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps aus einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III-V des zweiten Leitfähigkeitstyps hergestellt ist; wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps eine Zwischenschicht enthält, die aus Ga1– xInxN (0 < x < 1) hergestellt ist.Specifically, a semiconductor light emitting device according to the present invention comprises: a substrate made of a group III-V nitride semiconductor; a first conductivity type layer provided on the substrate, the first conductivity type layer comprising a plurality of first conductivity type group III-V nitride semiconductor layers; and an active layer provided on the arrangement of the first semiconductor layer; and a second conductivity type layer provided on the active layer, the second conductivity type layer being made of a second conductivity type group III-V nitride semiconductor layer; wherein the layer of the first conductivity type includes an intermediate layer made of Ga 1- x In x N (0 <x <1).

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Zwischenschicht vorgesehen, die aus Ga1– xInxN (0 < x < 1) hergestellt ist, so dass ermöglicht wird, den Einfluss der Halbleiterschichten zu verringern, die durch die Austiefungen und Ausbauchungen in Form sechsseitiger Pyramiden hervorgerufen werden, die auf einer Oberfläche eines Substrats ausgebildet werden, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V hergestellt ist. Daher wird ermöglicht, stabil die Halbleiterschichten auf dem Substrat auszubilden. Hierdurch werden Schwankungen der Lichtaussendeeigenschaften zwischen Halbleiter-Lichtemitterbauelementen unterdrückt, wodurch ermöglicht wird, Halbleiter-Lichtemitterbauelemente zu erzielen, welche stabile Eigenschaften aufweisen.In the semiconductor light emitting device according to the present invention, there is provided the intermediate layer made of Ga 1- x In x N (0 <x <1), thereby making it possible to reduce the influence of the semiconductor layers passing through the cavities and Bulges in the form of six-sided pyramids formed on a surface of a substrate made of a group III-V nitride semiconductor. Therefore, it is possible to stably form the semiconductor layers on the substrate. This suppresses variations of the light-emitting characteristics between semiconductor light emitting devices, thereby making it possible to obtain semiconductor light emitting devices having stable characteristics.

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass ein Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die aktive Schicht, und die Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps einen Mesa-Abschnitt ausbilden, und jenes Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, welches den Mesa-Abschnitt ausbildet, die Zwischenschicht enthält.at the semiconductor light emitting device according to the In the present invention, it is preferable that a part of the layer of the first conductivity type, the active layer, and the second conductivity type layer has a mesa portion form, and that part of the layer of the first conductivity type, which forms the mesa section containing intermediate layer.

Alternativ können bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ein Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, der aktiven Schicht, und der Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps einen Mesa-Abschnitt ausbilden, und kann jenes Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, welches den Mesa-Abschnitt ausbildet, ein Teil sein, das zumindest die Zwischenschicht ausnimmt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Zwischenschicht in Kontakt mit dem Substrat steht.alternative can be applied to the semiconductor light emitting device according to the present invention, a part of the layer of the first conductivity type, the active layer, and the second conductivity type layer form a mesa section, and that part of the layer of the first conductivity type, which is the mesa section training, be a part that at least excludes the intermediate layer. In this case, it is preferable that the intermediate layer is in contact stands with the substrate.

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Zwischenschicht eine Dicke von 10–500 nm aufweist.at the semiconductor light emitting device according to the In the present invention, it is preferable that the intermediate layer has a thickness of 10-500 nm.

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine Hauptoberfläche des Substrats eine Ebene (0001) ist.at the semiconductor light emitting device according to the In the present invention, it is preferable that a main surface of the substrate is a plane (0001).

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine Hauptoberfläche des Substrats eine Winkelabweichung von 0,3–5° gegenüber einer Ebene (0001) aufweist.at the semiconductor light emitting device according to the In the present invention, it is preferable that a main surface of the substrate with respect to an angle deviation of 0.3-5 ° a level (0001).

Bei dem Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine Hauptoberfläche des Substrats eine Winkelabweichung von weniger als 0,3° gegenüber einer Ebene (0001) aufweist, und die Zwischenschicht eine Dicke von 50–500 nm aufweist.at the semiconductor light emitting device according to the In the present invention, it is preferable that a main surface of the substrate compared with an angular deviation of less than 0.3 ° a plane (0001), and the intermediate layer has a thickness of 50-500 nm.

Auswirkungen der ErfindungEffects of the invention

Bei Halbleiter-Lichtemitterbauelementen gemäß der vorliegenden Erfindung wird ermöglicht, Schwankungen zwischen den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen zu unterdrücken, die auf einem Substrat vorgesehen sind, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III–V besteht, so dass Halbleiter-Lichtemitterbauelemente erzielt werden können, welche stabile Eigenschaften aufweisen.at Semiconductor light emitting devices according to the The present invention enables variations between to suppress the semiconductor light emitting devices, which are provided on a substrate made of a nitride semiconductor Group III-V, so that achieves semiconductor light emitting devices can be, which have stable properties.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Lichtemitterbauelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 1 FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG.

2A und 2B sind Diagramme, welche die Beziehung zwischen der Photolumineszenzintensität von Halbleiter-Lichtemitterbauelementen und Ausbildungspositionen der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente in einem Substrat erläutert, wobei 2A jenen Fall darstellt, bei welchem eine Zwischenschicht aus InGaN vorgesehen ist, und 2B jenen Fall darstellt, bei welchem die Zwischenschicht nicht vorgesehen ist. 2A and 2 B FIG. 16 is diagrams explaining the relationship between the photoluminescence intensity of semiconductor light emitting devices and formation positions of the semiconductor light emitting devices in a substrate, wherein FIG 2A the case in which an intermediate layer of InGaN is provided, and 2 B represents the case in which the intermediate layer is not provided.

3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Photolumineszenzintensität und der Dicke einer Zwischenschicht des Halbleiter-Lichtemitterbauelements gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the photoluminescence intensity and the thickness of an interlayer of the semiconductor light emitting device according to the one embodiment of the present invention.

4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß einer Abänderung der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 4 FIG. 10 is a cross-sectional view explaining a semiconductor light emitting device according to a modification of the one embodiment of the present invention. FIG.

5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement gemäß einer Abänderung der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. 5 FIG. 10 is a cross-sectional view explaining a semiconductor light emitting device according to a modification of the one embodiment of the present invention. FIG.

6 ist eine Querschnittsansicht, die ein herkömmliches Halbleiter-Lichtemitterbauelement erläutert. 6 FIG. 10 is a cross-sectional view explaining a conventional semiconductor light emitting device. FIG.

1111
Substratsubstratum
1212
Schicht des n-Typslayer of the n-type
1313
Aktive Schichtactive layer
1414
Schicht des p-Typslayer of the p-type
1515
p-seitige Elektrodep-side electrode
1616
n-seitige Elektroden-side electrode
2222
Erste Schicht des n-TypsFirst Layer of the n-type
2323
Zwischenschichtinterlayer
2424
Zweite Schicht des n-TypsSecond Layer of the n-type
2525
Mantelschichtcladding layer

Beste Art und Weise zur Ausführung der ErfindungBest way to execute the invention

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt im Querschnitt die Ausbildung eines Halbleiter-Lichtemitterbauelements gemäß einer Ausführungsform. Wie inAn embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 shows in cross section the formation of a semiconductor light emitting device according to an embodiment. As in

1 gezeigt, sind über einem aus GaN bestehenden Substrat eine Schicht 12 des n-Typs, eine aktive Schicht 13, und eine Schicht 14 des p-Typs vorgesehen. Die Schicht 12 des n-Typs besteht beispielsweise, von unten nach oben, aus einer ersten Schicht 22 des n-Typs, die aus GaN besteht, das mit Si dotiert ist, einer Zwischenschicht 23, die aus Ga1– xInxN (0 < x < 1) besteht, dotiert mit Si, einer zweiten Schicht 24 des n-Typs, die aus GaN besteht, dotiert mit Si, und einer Mantelschicht 25, die aus undotiertem AlGaN besteht. 1 are shown, over a substrate consisting of GaN, a layer 12 of the n-type, an active layer 13 , and a layer 14 provided of the p-type. The layer 12 of the n-type consists, for example, from bottom to top, of a first layer 22 of n-type consisting of GaN doped with Si, an intermediate layer 23 consisting of Ga 1- x In x N (0 <x <1) doped with Si, a second layer 24 n-type GaN doped with Si and a cladding layer 25 , which consists of undoped AlGaN.

Die aktive Schicht 13 weist eine Schicht mit mehreren Quantentöpfen auf, bei welcher Sperrschichten, die aus undotiertem GaN bestehen, und Topfschichten, die aus undotiertem InGaN bestehen, abwechselnd aufeinander geschichtet sind. Die Schicht 14 des p-Typs besteht aus einer Schicht aus AlGaN, dotiert mit Mg. Die Schicht 14 des p-Typs, die aktive Schicht 13, die Mantelschicht 25 der Schicht 12 des n-Typs, und ein Teil der zweiten Schicht 24 des n-Typs der Schicht 12 des n-Typs sind entfernt, um einen Mesa-Abschnitt auszubilden, und einen Teil der zweiten Schicht 24 des n-Typs freizulegen. Auf der Schicht 14 des p-Typs ist eine p-seitige Elektrode 15 vorgesehen. Auf dem freigelegten Teil der zweiten Schicht 24 des n-Typs ist eine n-seitige Elektrode 16 vorgesehen. Ein spezielles Beispiel für die Zusammensetzung, die Dicke und dergleichen jeweiliger Halbleiterschichten ist in Tabelle 1 angegeben. [Tabelle 1] Al-Zusammensetzung In-Zusammensetzung Dicke Dottiermittel Fremdstoffkonzentration (cm–3) Ansonsten GaN-Substrat 11 0 0 300 μm – Erste Schicht 22 des n-Typs 0 0 1 μm Si 15 × 1018 Zwischen-schicht 23 0 x 10–500 μm Si 5 × 1018 Zweite Schicht 24 des n-Typs 0 0 500 nm Si 5 × 1018 Mantelschicht 0,05 0 20 nm undotiert Aktive Schicht 13 Sperrschicht 0 0 16 nm undotiert – Vier Topf- und drei Sperrschichten sind abwechselnd jeweils einzeln vorgesehen Topfschicht 0 0,06 2 nm undotiert – Schicht 14 des p-Typs 0,05 0 100 nm Mg 1 × 1020 The active layer 13 has a layer with a plurality of quantum wells in which barrier layers consisting of undoped GaN and well layers consisting of undoped InGaN are alternately stacked on each other. The layer 14 of the p-type consists of a layer of AlGaN doped with Mg. The layer 14 of the p-type, the active layer 13 , the coat layer 25 the layer 12 of the n-type, and a part of the second layer 24 of the n-type of the layer 12 of the n-type are removed to form a mesa section and a part of the second layer 24 of the n-type uncover. On the shift 14 of the p-type is a p-side electrode 15 intended. On the exposed part of the second layer 24 of the n-type is an n-side electrode 16 intended. A specific example of the composition, thickness and the like of respective semiconductor layers is shown in Table 1. [Table 1] Al composition In composition thickness Dottiermittel Impurity concentration (cm -3 ) Otherwise GaN substrate 11 0 0 300 μm - First shift 22 of the n-type 0 0 1 μm Si 15 × 10 18 Mid-layer 23 0 x 10-500 μm Si 5 × 10 18 Second shift 24 of the n-type 0 0 500 nm Si 5 × 10 18 cladding layer 0.05 0 20 nm undoped Active shift 13 junction 0 0 16 nm undoped - Four pot and three barrier layers are provided alternately individually well layer 0 0.06 2 nm undoped - layer 14 of the p-type 0.05 0 100 nm mg 1 × 10 20

Es wird darauf hingewiesen, dass die p-seitige Elektrode 15 eine reflektierende Elektrode auf Goldbasis ist, die eine Dicke von 1 μm aufweist, und die n-seitige Elektrode 16 eine Kontaktelektrode auf Goldbasis ist, die eine Dicke von 1 μm aufweist. Die zweite Schicht 24 des n-Typs weist eine Dicke von 500 nm unter der n-seitigen Elektrode 16 auf.It should be noted that the p-side electrode 15 is a gold-based reflective electrode having a thickness of 1 μm and the n-side electrode 16 is a gold-based contact electrode having a thickness of 1 μm. The second layer 24 of the n type has a thickness of 500 nm under the n-side electrode 16 on.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Halbleiter-Lichtemitterbauelemente auf einem GaN-Substrat vorgesehen, das einen Durchmesser von 2 Zoll und eine Dicke von 300 μm aufweist, und dann werden die Halbleiter-Lichtemitterbauelemente, die jeweils eine ebene Abmessung von 300 μm × 300 μm aufweisen, von dem Substrat abgeschnitten. Eine Hauptoberfläche des Substrats kann jede ebene Orientierung aufweisen, aber es ist vorzuziehen, dass die Orientierung der Ebene eine Winkelabweichung von 0,3° bis 5° gegenüber der Ebene (0001) aufweist. Da die Hauptoberfläche eine Winkelabweichung aufweist, nimmt das Aktivierungsverhältnis eines Fremdstoffs des Typs p in der Schicht 14 des p-Typs zu, wodurch ermöglicht wird, dass die Betriebsspannung verringert wird. Wenn die Winkelabweichung größer oder gleich 0,2° ist, wird die Auswirkung der Verringerung der Betriebsspannung hervorgerufen, und tritt bei dem Effekt bei der Winkelabweichung von größer oder gleich 2° allmählich eine Sättigung auf. Wenn die Winkelabweichung kleiner ist als 0,3°, kann jedoch die Morphologie des Substrats beeinträchtigt werden, wie dies nachstehend geschildert wird. Wenn die Winkelabweichung kleiner ist als 0,3°, kann jedoch die Morphologie des Substrats beeinträchtigt werden, wie dies nachstehend geschildert wird. Weiterhin neigt bei Erhöhung der Winkelabweichung die Ausbeute an Chips, die von dem Substrat abgeschnitten werden, dazu, abzunehmen. Daher ist die Winkelabweichung vorzugsweise kleiner oder gleich 5°. Die Winkelabweichung kann in jeder Richtung vorhanden sein. Weiterhin weist die Lichtwellenlänge der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente einen Spitzenwert bei 460 nm auf. Es wird darauf hingewiesen, dass jedes der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung eine so genannte Lichtemitterdiode ist (nachstehend bezeichnet als LED).In the present embodiment, a plurality of semiconductor light emitting devices are provided on a GaN substrate having a diameter of 2 inches and a thickness of 300 μm, and then the semiconductor light emitting devices each having a planar dimension of 300 μm × 300 μm , cut off from the substrate. A major surface of the substrate may have any planar orientation, but it is preferable that the orientation of the plane has an angular deviation of 0.3 ° to 5 ° from the plane (0001). Since the major surface has an angular deviation, the activation ratio of a p-type impurity in the layer increases 14 of the p-type, thereby allowing the operating voltage to be reduced. When the angle deviation is greater than or equal to 0.2 °, the effect of reducing the operating voltage is produced, and the effect of the angular deviation of 2 ° or more gradually saturates. If the angular deviation is smaller than 0.3 °, however, the morphology of the substrate may be impaired as described below. If the angular deviation is smaller than 0.3 °, however, the morphology of the substrate may be impaired as described below. Further, as the angular deviation is increased, the yield of chips cut off from the substrate tends to decrease. Therefore, the angular deviation is preferably less than or equal to 5 °. The angle deviation can be present in any direction. Furthermore, the light wavelength of the semiconductor light emitting devices has a peak at 460 nm. It should be noted that each of the semiconductor light emitting devices according to the present invention is a so-called light emitting diode (hereinafter referred to as LED).

Die 2A und 2B zeigen die Beziehung zwischen der Photolumineszenzintensität der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente und den Orten der Ausbildung der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente in einem Substrat, wobei 2A jenen Fall zeigt, bei welchem eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die aus Ga0,98In0,02N besteht, und 2B jenen Fall zeigt, bei welchem die Zwischenschicht nicht vorgesehen ist. Die Orte der Ausbildung der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente in dem Substrat von 2 sind so angegeben, dass das Zentrum des Substrats als Ursprung verwendet wird, wobei die x-Achse parallel zu einer Orientierungsebene angeordnet ist, und die y-Achse vertikal zur Orientierungsebene angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zwischenschicht eine Dicke von 50 nm aufweist.The 2A and 2 B show the relationship between the photoluminescence intensity of the semiconductor light emitting devices and the locations of formation of the semiconductor light emitting devices in a substrate, wherein 2A shows the case in which an intermediate layer consisting of Ga 0.98 In 0.02 N is provided, and 2 B shows the case in which the intermediate layer is not provided. The locations of formation of the semiconductor light emitting devices in the substrate of FIG 2 are indicated so that the center of the substrate is used as the origin, with the x-axis being arranged parallel to an orientation plane, and the y-axis being arranged vertical to the orientation plane. It will be on it indicated that the intermediate layer has a thickness of 50 nm.

Wie in 2B gezeigt, wird in jenem Fall deutlich, bei welchem die Zwischenschicht nicht vorgesehen ist, dass sich die Photolumineszenzintensität stark abhängig von den Orten der Ausbildung der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente in dem Substrat ändert. Andererseits ist, wie in 2A gezeigt, in jenem Fall, bei welchem die Zwischenschicht vorgesehen ist, die Änderung der Photolumineszenzintensität zwischen den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen gering.As in 2 B As shown in the case where the intermediate layer is not provided, it becomes clear that the photoluminescence intensity changes greatly depending on the locations of formation of the semiconductor light emitting devices in the substrate. On the other hand, as in 2A In the case where the intermediate layer is provided, the change of the photoluminescence intensity between the semiconductor light emitting devices is small.

Aus den in 2 dargestellten Daten wird die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung bestimmt, und werden die Änderungen der Photolumineszenzintensität quantitativ untersucht. Die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung ist eine Standardabweichung in jenem Fall, bei welchem die Verteilung der Änderungen der Photolumineszenzintensität der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente in Bezug auf einen vorbestimmten Leuchtdichtewert als Normalverteilung angenommen wird. Im Einzelnen bedeutet beispielsweise "die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung weist einen Wert von 25% auf", dass Änderungen des Ausgangswertes von innerhalb 25% in Bezug auf den Mittelwert der Leuchtdichte innerhalb einer 1-σ-Verteilung liegen (68,3% des Gesamtwertes). Es wird darauf hingewiesen, dass als eine Anregungslichtquelle für die Photolumineszenz ein He-Cd-Laser mit einer Wellenlänge von 325 nm verwendet wird.From the in 2 As shown, the standard deviation of the luminance distribution is determined and the changes of the photoluminescence intensity are quantitatively examined. The standard deviation of the luminance distribution is a standard deviation in the case where the distribution of the changes of the photoluminescence intensity of the semiconductor light emitting devices with respect to a predetermined luminance value is assumed to be normal distribution. Specifically, for example, "the standard deviation of the luminance distribution has a value of 25%" means that changes in the initial value of within 25% with respect to the mean value of luminance are within a 1σ distribution (68.3% of the total value). It should be noted that as an excitation light source for the photoluminescence, a He-Cd laser having a wavelength of 325 nm is used.

Die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung in 2B in jenem Fall, bei welchem die Zwischenschicht nicht vorgesehen ist, beträgt 33,1%, was einen hohen Wert darstellt. Weiterhin ist die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung bei 2A in jenem Fall, bei welchem die Zwischenschicht vorgesehen ist, gleich 5,1%, was bedeutet, dass der Wert der Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung so verbessert ist, dass er kleiner oder gleich einem Sechstel im Vergleich zu 2B ist.The standard deviation of the luminance distribution in 2 B in the case where the intermediate layer is not provided, it is 33.1%, which is a high value. Furthermore, the standard deviation of the luminance distribution is included 2A in the case where the intermediate layer is provided, is equal to 5.1%, which means that the value of the standard deviation of the luminance distribution is improved to be less than or equal to one-sixth compared to 2 B is.

Ein Grund dafür, dass das voranstehende Ergebnis erzielt wird, wird darin angesehen, dass Austiefungen und Ausbauchungen in Form sechsseitiger Pyramiden, die spezifisch für das GaN-Substrat sind, und nach dem Kristallwachstum des Substrats auftauchen, durch die Zwischenschicht abgefangen werden, wodurch die Glätte verbessert wird, was ermöglicht, die Halbleiterschicht stabil auszuformen. Ein anderer Grund wird darin gesehen, dass infolge der Bereitstellung der Zwischenschicht eine mechanische Spannung ausgeübt wird, welche die Form des Substrats in eine konvexe Form zu der Kristallwachstumsoberfläche des Substrats hin ändert, entgegenwirkend einer mechanischen Spannung, welche die Form des Substrats in eine konkave Form zu der Kristallwachstumsoberfläche des Substrats ändern möchte, und welche dadurch hervorgerufen wird, dass die Temperatur einer Kristalloberfläche des Substrats durch einen Gasstrom in der MOCVD-Einrichtung verringert wird, wodurch ermöglicht wird, dass das Substrat flach bleibt.One Reason that the above result is achieved, is considered to be in the form of cavities and bulges six-sided pyramids specific for the GaN substrate are, and emerge after the crystal growth of the substrate the interlayer be intercepted, reducing the smoothness is improved, which allows the semiconductor layer form stable. Another reason is seen in that as a result the provision of the intermediate layer a mechanical stress which conveys the shape of the substrate into a convex shape Shape changes to the crystal growth surface of the substrate, counteracting a mechanical stress which is the shape of the Substrate in a concave shape to the crystal growth surface of the substrate, and which by it is caused that the temperature of a crystal surface of the substrate is reduced by a gas flow in the MOCVD device which allows the substrate to be flat remains.

Bei dieser Untersuchung stellte sich heraus, dass die Zwischenschicht 23, die eine große Dicke aufweist, die Schwankungen der Photolumineszenzintensität unterdrücken kann. Infolge des Ergebnisses, dass die Schwankungen der Intensität unterdrückt werden, lässt sich erwarten, dass eine Erhöhung der Dicke der Zwischenschicht 23 weiterhin die Eigenschaften der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente stabilisiert.In this investigation, it turned out that the interlayer 23 which has a large thickness capable of suppressing variations in photoluminescence intensity. Due to the result that the fluctuations of the intensity are suppressed, it can be expected that an increase in the thickness of the intermediate layer 23 further stabilizes the properties of semiconductor light emitting devices.

3 zeigt die Beziehung zwischen der Filmdicke der Zwischenschicht 23 und der Photolumineszenzintensität. Es ergibt sich, dass dann, wenn die Zwischenschicht 23 eine Dicke von größer oder gleich 50 nm aufweist, wie in 2 gezeigt, das Halbleiter-Lichtemitterbauelement eine sehr hohe Photolumineszenzintensität aufweist. 3 shows the relationship between the film thickness of the intermediate layer 23 and the photoluminescence intensity. It turns out that if the interlayer 23 has a thickness of greater than or equal to 50 nm, as in 2 shown that the semiconductor light emitting device has a very high photoluminescence intensity.

Es ist bekannt, dass dann, wenn das aus GaN hergestellte Substrat eine Hauptoberfläche aufweist, deren Winkelabweichung kleiner als 0,3° ist, die Austiefungen und Ausbauchungen in Form sechsseitiger Pyramiden besonders deutlich auftreten, wodurch die Oberflächenmorphologie beeinträchtigt wird. Auch in diesem Fall ermöglicht die Bereitstellung der Zwischenschicht 23 mit einer Dicke von größer oder gleich 50 nm, dass die Halbleiterschicht stabil ausgebildet werden kann. Dies führt dazu, dass ermöglicht wird, die Photolumineszenzintensität der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente zu erhöhen, und die Schwankungen der Photolumineszenzintensität bei den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen zu verringern.It is known that when the substrate made of GaN has a major surface whose angular deviation is smaller than 0.3 °, the hollows and bulges in the form of six-sided pyramids are particularly pronounced, thereby impairing the surface morphology. Also in this case, the provision of the intermediate layer allows 23 with a thickness of greater than or equal to 50 nm, that the semiconductor layer can be stably formed. As a result, it is possible to increase the photoluminescence intensity of the semiconductor light emitting devices, and to reduce the fluctuation of the photoluminescence intensity in the semiconductor light emitting devices.

Wie voranstehend geschildert ist es vorzuziehen, um die Photolumineszenzintensität der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente zu erhöhen, dass die Zwischenschicht 23 eine große Dicke aufweist. Wenn die Zwischenschicht 23 eine große Dicke aufweist, kann jedoch die mechanische Spannung zu groß werden, die durch die Zwischenschicht 23 hervorgerufen wird, und sich so auswirkt, dass sie die Form der Kristallwachstumsoberfläche des Substrats zu einer konvexen Form ändert, so dass die Form des Substrats zu einer konvexen Form geändert wird. Wenn die Zwischenschicht 23 eine zu große Dicke aufweist, weist darüber hinaus das Substrat eine erhebliche Verwindung auch nach dem Wachstum der Halbleiterschicht auf. Dies verringert die Prozessgenauigkeit bei einem Maskenausrichtungsschritt eines Elektrodenausbildungsprozesses, bei einem Schleifschritt, einem Polierschritt, und einem Zerschneideschritt, was dazu führen kann, dass die Ausbeute der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente verringert wird.As described above, in order to increase the photoluminescence intensity of the semiconductor light emitting devices, it is preferable that the intermediate layer 23 has a large thickness. If the interlayer 23 has a large thickness, however, the stress can be too large, through the intermediate layer 23 is caused and acts to change the shape of the crystal growth surface of the substrate to a convex shape, so that the shape of the substrate is changed to a convex shape. If the interlayer 23 has too large thickness, moreover, the substrate has a considerable distortion even after the growth of the semiconductor layer. This reduces the process accuracy in a mask alignment step of an electrode formation process, a grinding step, a polishing step, and a dicing step, which may result in lowering the yield of the semiconductor light emitting devices.

Unter Berücksichtigung der voranstehend angegebenen Gesichtspunkte kann die Zwischenschicht 23 eine Dicke von 10–500 nm aufweisen. Wenn die Verwindung des Substrats problematisch ist, weist die Zwischenschicht 23 eine Dicke von vorzugsweise 10–100 nm auf, und bevorzugter von 10–50 nm. Wenn das Substrat eine Winkelabweichung von weniger als 0,3° aufweist, weist die Zwischenschicht 23 eine Dicke von vorzugsweise 50–500 nm auf.Taking into account the above-mentioned aspects, the intermediate layer 23 have a thickness of 10-500 nm. If the distortion of the substrate is problematic, the intermediate layer has 23 a thickness of preferably 10-100 nm, and more preferably 10-50 nm. If the substrate has an angular deviation of less than 0.3 °, the intermediate layer has 23 a thickness of preferably 50-500 nm.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Zwischenschicht 23 vorzugsweise eine Si-Dotierkonzentration im Bereich von 5 × 1017 cm–3 bis 1 × 1019 cm–3 aufweist. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Si-Dotierkonzentration der Zwischenschicht 23 kleiner oder gleich 5 × 1017 cm–3 ist, die Zwischenschicht 23 als eine Schicht mit hohem Widerstand dient, wodurch die Treiberspannung erhöht wird, und dann, wenn die Si-Dotierkonzentration der Zwischenschicht 23 größer oder gleich 1 × 1019 cm–3 ist, die Kristallqualität der Zwischenschicht 23 abnimmt, wodurch die Eigenschaften der Halbleiter-Lichtemitterbauelemente beeinträchtigt werden.It should be noted that the intermediate layer 23 preferably has an Si doping concentration in the range of 5 × 10 17 cm -3 to 1 × 10 19 cm -3 . This is because if the Si doping concentration of the intermediate layer 23 is less than or equal to 5 × 10 17 cm -3 , the intermediate layer 23 serves as a high resistance layer, thereby increasing the drive voltage, and then when the Si doping concentration of the intermediate layer 23 is greater than or equal to 1 × 10 19 cm -3 , the crystal quality of the intermediate layer 23 decreases, whereby the properties of the semiconductor light emitting devices are impaired.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beispiel, bei welchem die Zwischenschicht 23 zwischen der ersten Schicht 22 des n-Typs und der zweiten Schicht 24 des n-Typs vorgesehen ist. Es ist allerdings auch eine Anordnung wie in 4 gezeigt möglich, bei welcher die n-seitige Elektrode 16 auf der ersten Schicht 22 des n-Typs vorgesehen ist, ohne dass die zweite Schicht 24 des n-Typs vorhanden ist. Ein Beispiel für die Zusammensetzung und die Dicke der jeweiligen Schichten in diesem Fall ist in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2] Al-Zusammensetzung In-Zusammensetzung Dicke Dotiermittel Fremdstoffkonzentration (cm–3) Ansonsten GaN-Substrat 11 0 0 300 μm – – Erste Schicht 22 des n-Typs 0 0 1 μm Si 5 × 1018 Zwischen-schicht 23 0 x 10–500 Si 5 × 1018 Mantelschicht 25 0,05 0 20 nm undotiert – Aktive Schicht 13 Sperrschicht 0 0 16 nm undotiert – Topfschicht 0 0,06 2 nm undotiert – Vier Topfund drei Sperrschichten sind abwechselnd jeweils einzeln vorgesehen Schicht 14 p-Typs des 0,05 0 100 nm Mg 1 × 1020 The present invention relates to an example in which the intermediate layer 23 between the first layer 22 of the n-type and the second layer 24 of the n-type is provided. However, it is also an arrangement as in 4 shown possible, in which the n-side electrode 16 on the first layer 22 of the n-type is provided without the second layer 24 of the n-type is present. An example of the composition and the thickness of the respective layers in this case is shown in Table 2. [Table 2] Al composition In composition thickness dopant Impurity concentration (cm -3 ) Otherwise GaN substrate 11 0 0 300 μm - - First shift 22 of the n-type 0 0 1 μm Si 5 × 10 18 Mid-layer 23 0 x 10-500 Si 5 × 10 18 cladding layer 25 0.05 0 20 nm undoped - Active shift 13 junction 0 0 16 nm undoped - well layer 0 0.06 2 nm undoped - Four pot and three barrier layers are provided alternately individually layer 14 p-type of 0.05 0 100 nm mg 1 × 10 20

Alternativ kann eine Anordnung wie in 5 gezeigt möglich sein, bei welcher die Zwischenschicht 23 zwischen dem Substrat 11 und der ersten Schicht 22 des n-Typs vorhanden ist. Ein Beispiel für die Zusammensetzung und die Dicke jeder Schicht in diesem Fall ist in Tabelle 3 gezeigt. [Tabelle 3] Al-Zusammensetzung In-Zusammensetzung Dicke Dotiermittel Fremdstoffkonzentration (cm–3) Ansonsten GaN-Substrat 11 0 0 300 μm – Erste Schicht 22 des n-Typs 0 0 1 μm Si 5 × 1018 Zwischen-schicht 23 0 x 10–500 nm Si 5 × 1018 Mantelschicht 25 0,05 0 20 nm undotiert – Aktive Schicht 13 Sperrschicht 0 0 16 nm undotiert – Topfschicht 0 0,06 2 nm undotiert – Vier Topf- und drei Sperrschichten sind abwechselnd jeweils einzeln vorgesehen Schicht 14 des p-Typs 0,05 0 100 nm Mg 1 × 1020 Alternatively, an arrangement as in 5 be shown possible, in which the intermediate layer 23 between the substrate 11 and the first layer 22 of the n-type is present. An example of the composition and thickness of each layer in this case is shown in Table 3. [Table 3] Al composition In composition thickness dopant Impurity concentration (cm -3 ) Otherwise GaN substrate 11 0 0 300 μm - First shift 22 of the n-type 0 0 1 μm Si 5 × 10 18 Mid-layer 23 0 x 10-500 nm Si 5 × 10 18 cladding layer 25 0.05 0 20 nm undoped - Active shift 13 junction 0 0 16 nm undoped - well layer 0 0.06 2 nm undoped - Four pot and three barrier layers are provided alternately individually layer 14 of the p-type 0.05 0 100 nm mg 1 × 10 20

Es wird darauf hingewiesen, dass das aus GaN hergestellte Substrat 11 so ausgebildet werden kann, dass eine dicke GaN-Schicht auf einem Saphirsubstrat ausgebildet wird, und dann das Saphirsubstrat entfernt wird. Alternativ kann ein im Handel erhältliches GaN-Substrat verwendet werden. Als eine Alternative für ein Saphirsubstrat kann ein Substrat, welches das Kristallwachstum einer GaN-Schicht ermöglicht, und aus SiC, MgAlO2 oder dergleichen besteht, als ein Substrat zur Ausbildung einer dicken GaN-Schicht verwendet werden.It should be noted that the substrate made of GaN 11 can be formed so that a thick GaN layer is formed on a sapphire substrate, and then the sapphire substrate is removed. Alternatively, a commercially available GaN substrate may be used. As an alternative to a sapphire substrate, a substrate enabling crystal growth of a GaN layer and made of SiC, MgAlO 2 or the like may be used as a substrate for forming a thick GaN layer.

Darüber hinaus ist das Substrat 11 nicht auf ein aus GaN hergestelltes Substrat beschränkt. Ein Substrat, das aus einem anderen Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V hergestellt ist, beispielsweise aus AlGaN, GaInN, oder dergleichen, kann dieselben Auswirkungen zur Verfügung stellen.In addition, the substrate 11 not limited to a substrate made of GaN. A substrate made of another group III-V nitride semiconductor, for example, AlGaN, GaInN, or the like, can provide the same effects.

Obwohl jede Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine LED beschrieben wurde, kann ein Halbleiter-Laserbauelement, das einen Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V verwendet, über eine LED hinaus, dieselben Auswirkungen zur Verfügung stellen.Even though Each embodiment described with reference to an LED may be, a semiconductor laser device containing a nitride semiconductor Group III-V uses the same effects beyond an LED provide.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Mit den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen gemäß der vorliegenden Erfindung wird ermöglicht, Abweichungen zwischen den Halbleiter-Lichtemitterbauelementen zu unterdrücken, die auf einem Substrat ausgebildet werden, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V besteht, so dass Halbleiter-Lichtemitterbauelemente mit stabilen Eigenschaften erzielt werden können. Daher sind die Halbleiter-Lichtemitterbauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich als Halbleiter-Lichtemitterbauelemente, die aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V oder dergleichen hergestellt werden.With the semiconductor light emitting devices according to the The present invention enables deviations between to suppress the semiconductor light emitting devices, which are formed on a substrate made of a nitride semiconductor Group III-V exists, allowing semiconductor light-emitting devices can be achieved with stable properties. Therefore are the semiconductor light emitting devices according to the present invention useful as semiconductor light emitting devices, that of Group III-V nitride semiconductor or the like getting produced.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Ein Halbleiter-Lichtemitterbauelement weist ein Substrat 11 auf, das einen Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V enthält; eine Schicht 12 eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Substrat 11 vorgesehen ist, wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps mehrere Nitrid-Halbleiterschichten der Gruppe III-V des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; eine aktive Schicht 13, die auf der ersten Halbleiterschicht 12 vorgesehen ist, und eine Schicht 14 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht 13 vorgesehen ist, wobei die Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps eine Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III-V des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist. Die Schicht 12 des ersten Leitfähigkeitstyps enthält eine Zwischenschicht 23, die aus Ga1–xInxN (0 < x < 1) hergestellt ist.A semiconductor light emitting device has a substrate 11 comprising a group III-V nitride semiconductor; a layer 12 of a first conductivity type which is on the substrate 11 is provided, wherein the Layer of the first conductivity type comprises a plurality of Group III-V nitride semiconductor layers of the first conductivity type; an active layer 13 on the first semiconductor layer 12 is provided, and a layer 14 of a second conductivity type, that on the active layer 13 wherein the layer of the second conductivity type comprises a group III-V nitride semiconductor layer of the second conductivity type. The layer 12 of the first conductivity type contains an intermediate layer 23 which is made of Ga 1-x In x N (0 <x <1).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - JP 8-70139 [0008] - JP 8-70139 [0008]
  • - JP 2001-60719 [0008] JP 2001-60719 [0008]

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Halbleiter-Lichtemitterbauelement, bei welchem vorgesehen sind: ein Substrat, das aus einem Nitrid-Halbleiter der Gruppe III-V besteht; eine Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf dem Substrat vorgesehen ist, wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps mehrere Nitrid-Halbleiterschichten der Gruppe III-V eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; eine aktive Schicht, die auf der ersten Halbleiterschichtanordnung vorgesehen ist; und eine Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der aktiven Schicht vorgesehen ist, wobei die Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps aus einer Nitrid-Halbleiterschicht der Gruppe III-V eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht; wobei die Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps eine Zwischenschicht enthält, die aus Ga1–xInxN (0 < x < 1) besteht.A semiconductor light emitting device comprising: a substrate made of a Group III-V nitride semiconductor; a first conductivity type layer provided on the substrate, the first conductivity type layer including a plurality of Group III-V nitride semiconductor layers of a first conductivity type; an active layer provided on the first semiconductor layer device; and a second conductivity type layer provided on the active layer, the second conductivity type layer consisting of a second conductivity type Group III-V nitride semiconductor layer; wherein the layer of the first conductivity type contains an intermediate layer consisting of Ga 1-x In x N (0 <x <1). Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach Anspruch 1, bei welchem ein Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, der aktiven Schicht, und der Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps einen Mesa-Abschnitt bilden, und jenes Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, welches den Mesa-Abschnitt bildet, die Zwischenschicht enthält.A semiconductor light emitting device according to claim 1, in which a part of the layer of the first conductivity type, the active layer, and the second conductivity type layer form a mesa section, and that part of the layer of the first conductivity type, which forms the mesa section, contains the intermediate layer. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem ein Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, der aktiven Schicht, und der Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps einen Mesa-Abschnitt bilden, und das Teil der Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps, welches den Mesa-Abschnitt bildet, ein Teil mit Ausnahme zumindest der Zwischenschicht ist.Semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2, in which a part of the layer of the first conductivity type, the active layer, and the second conductivity type layer form a mesa section, and the part of the layer of the first Conductivity type, which forms the mesa section, is a part except at least the intermediate layer. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach Anspruch 3, bei welchem die Zwischenschicht in Kontakt mit dem Substrat steht.A semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein the intermediate layer is in contact with the substrate. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Zwischenschicht eine Dicke von 10–500 nm aufweist.Semiconductor light emitting device according to one of Claims 1 to 4, wherein the intermediate layer a Thickness of 10-500 nm. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem eine Hauptoberfläche des Substrats eine (0001)-Ebene ist.Semiconductor light emitting device according to one of Claims 1 to 4, wherein a main surface of the substrate is a (0001) plane. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem eine Hauptoberfläche des Substrats eine Winkelabweichung von 0,3–5° gegenüber einer (0001)-Ebene aufweist.Semiconductor light emitting device according to one of Claims 1 to 4, wherein a main surface of the substrate with respect to an angle deviation of 0.3-5 ° has a (0001) level. Halbleiter-Lichtemitterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem eine Hauptoberfläche des Substrats eine Winkelabweichung von weniger als 0,3° gegenüber einer (0001)-Ebene aufweist, und die Zwischenschicht eine Dicke von 50–500 nm aufweist.Semiconductor light emitting device according to one of Claims 1 to 4, in which a main surface of the substrate compared with an angular deviation of less than 0.3 ° has a (0001) level, and the intermediate layer a thickness of 50-500 nm.
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